DE2222528B2

DE2222528B2 - Visually indicating detector for millimetric and IR radiations - has temp. stabilised photosensitive triple layer screen in evacuated housing

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Publication number: DE2222528B2
Application number: DE19722222528
Authority: DE
Original assignee: Ordena Lenina Fisitscheskij Institut imeni P.N. Lebedeva Akademii Nauk SSSR, Moskau
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2222528C3; DE2222528A1

Abstract

The ultra-high-frequency and infra-red detector with temperature stabilisation, consists of a triple-layer detector screen (1) held in rings (2) in a gas-tight light box (5). The housing has a window at each end (6), transparent to the wavelengths under investigation. At least one of the windows at an angle below The Brewster angle to reduce reflection interference. A toroidal ultra-violet light source (4) is inclined to the screen and illuminates the temperature-sensitive phosphorescent layer. The middle layer of the triple-layer screen is an absorbent metal foil and the outer layer is a thermally-insulating one. The composite screen is held at constant temperature by a thermostatically-controlled heater (9). The enclosure may be evacuated by means of a valve (11)or filled with an inert gas to further improve the thermal characteristics and sensitivity range.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät nach dem Oberbeff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the Oberbeff of claim 1.

Die Erfindung gestattet es, beispielsweise die Struktur η Wellentypen, die Divergenz eines Bündels sowie die :llenlänge der Strahlung von Infrarotlasern und Irahorhfrequenzgeneraloren zu bestimmen, die Justierung und die Nachbildung bzw. Simulation von quasioptischen Wegen vorzunehmen sowie Holografie und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung in allen Infrarot- und Ultrahochfrequenzbereichen usw. durchzuführen. The invention allows, for example, the structure η wave types, the divergence of a bundle and the : To determine the length of the radiation from infrared lasers and high-frequency generators, the adjustment and carry out the replication or simulation of quasi-optical paths and holography and to carry out non-destructive material testing in all infrared and ultra-high frequency ranges, etc.

Es sind Laboranlagen zur unmittelbaren Beobachtung elektromagnetischer Strahlung bekannt, in denen die Wärmewirkung der zu registrierenden Strahlungen auf mehrschichtige Empfangsfolien von EmpfangsschirmenThere are laboratory systems for direct observation of electromagnetic radiation known in which the Thermal effect of the radiation to be registered on multilayer receiving foils of receiving screens

lü ausgenutzt wird.lü is exploited.

Die Empfangsfolien enthalten eine wärmeisolierende Basisschicht mit einer geringen Wärmekapazität, eine Absorptionsmetallschicht sowie eine temperaturempfindliche Schicht, die entweder durch temperaturempfindliche Leuchtstoffe (vgl. beispielsweise A. P. B a s h u lin, E. A. Winogradow, N. A. Irisowa, S. A. Friedman, Brief an die »Zeitschrift für theoretische und Experimentalphysik«, Band 8, Nr. 5, S. 261, 1968) oder durch Flüssigkristalle (vgl. beispielsweise A ugu stineC. F.Zeitschrift »Electronics«, Band 41, S. 118,24. 6.1968) gebildet ist.The receiving foils contain a heat-insulating base layer with a low heat capacity, a Absorption metal layer as well as a temperature-sensitive layer, either by temperature-sensitive Phosphors (see, for example, A. P. B a s h u lin, E. A. Winogradow, N. A. Irisowa, S. A. Friedman, letter to the Journal of Theoretical und Experimentalphysik ”, Volume 8, No. 5, p. 261, 1968) or by liquid crystals (cf., for example, AugustineC. F. Electronics magazine, Volume 41, pp. 118,24. 6.1968) is formed.

Die Oberfläche der Empfangsfolie des Empfangsschirmes ist in beiden Fällen durch zusätzliche Strahlungsquellen gleichmäßig beleuchtet, die bei der Verwendung von Leuchtstroffen durch UV-Lichtquellen (beispielsweise Mitieldruck-Quecksilberlampen oder Hochdruck-Quecksilberlampen) und im Falle der Verwendung von Flüssigkristallen durch Quellen sichtbaren Lichtes gebildet werden. Die AufheizungThe surface of the receiving foil of the receiving screen is in both cases by additional Radiation sources evenly illuminated when using fluorescent materials by UV light sources (e.g. medium pressure mercury lamps or high pressure mercury lamps) and in the case of Using liquid crystals formed by sources of visible light. The heating up

30' dieser Empfangsschirme durch die zu beobachtenden Strahlungen ruft eine Änderung der Intensität des Leuchtens der Leuchtstoffe oder der Farbe der Flüssigkristalle hervor, die der Flächendichte der zu messenden elektromagnetischen Strahlung entspricht.30 'of these reception screens through those to be observed Radiations causes a change in the intensity of the glow of the phosphors or the color of the Liquid crystals emerge, which corresponds to the surface density of the electromagnetic radiation to be measured.

Um eine quantitative Information zu erhalten, ist bei der Verwendung von Flüssigkristallen eine Decodierung des Bildes (Überführung der Spektralcharakteristiken in Amplitudencharakteristiken) erforderlich; deshalb sind in dieser Hinsicht die temperaturempfindlichen Leuchtstoffe vorzuziehen, die die Aufnahme bei gleichzeitiger Lichtstärkemessung ermöglichen. Außerdem gestatten die Leuchtstoffe, einen breiteren Dynamikbereich der zu beobachtenden Strahlungsleistung zu messen, weil sie eine größere Temperaturbeständigkeit aufweisen.In order to obtain quantitative information, a decoding is required when using liquid crystals of the image (conversion of the spectral characteristics into amplitude characteristics) required; therefore are In this regard, the temperature-sensitive phosphors are preferable, which take up at the same time Enable luminous intensity measurement. In addition, the phosphors allow a wider dynamic range of the to measure the radiation power to be observed, because they have a greater temperature resistance.

Die bekannten Anlagen mit Empfangsschirmen weisen jedoch wesentliche Nachteile auf.The known systems with reception screens, however, have significant disadvantages.

In den vorhandenen Laboranlagen ist der Empfangsschirm vor Wärmewirkungen nicht geschützt; deshalb ist die Bildschärfe durch konvektive Luftströmungen verschlechtert. Die Empfindlichkeit und die Helligkeit des Empfangsschirmes sind von der Raumtemperatur abhängig, die gewöhnlich der Höchstempfindlichkeit des Leuchtstoffs entspricht. Außerdem kann durch mechanische Einwirkungen die Empfangsschirmfolie leicht beschädigt werden, was dessen unbequeme Handhabung bedingt.In the existing laboratory facilities, the receiving screen is not protected from the effects of heat; for this reason the sharpness of the image is deteriorated by convective air currents. The sensitivity and the brightness of the receiving screen depend on the room temperature, which is usually the maximum sensitivity of the phosphor. In addition, mechanical effects can damage the receiving screen film easily damaged, which makes it uncomfortable to use.

Die Herstellung von Empfangsschirmen mit größeren Abmessungen stößt auf beträchtliche Schwierigkeiten, wodurch insbesondere die langwellige Grenze der zuThe production of reception screens with larger dimensions faces considerable difficulties, whereby in particular the long-wave limit of the to

bü beobachtenden Strahlungen beschränkt wird.bü observing radiations is limited.

In den Laboranlagen ist auch keine Möglichkeit für die Änderung der wichtigsten voneinander abhängigen Charakteristiken des Empfangsr.hirmes, und zwar Zeitkonstante, Grenzempfindlichkeit, Auflösungsver-In the laboratory facilities there is also no possibility of changing the most important interdependent ones Characteristics of the receiver screen, namely time constant, limit sensitivity, loss of resolution

h) mögen und Dynamikbereich der zu beobachtenden Strahlung, vorgesehen. Das ist jedoch im Zusammenhang mit ganz unterschiedlichen Parametern der Strahlungsquellen de- elektromagnetischen Strahlungh) like and dynamic range of the observed Radiation, provided. However, this is in connection with completely different parameters of the Radiation sources of electromagnetic radiation

und Meßzwecken erforderlich.and measurement purposes are required.

Die anzuwendenden UV-Lichtquellen, die weit von der Oberfläche des Empfangsschirmes enifernt angeordnet werden, haben einen geringen Wirkungsgrad, besitzen große Abmessungen und erfordern Zwangskühlung. Außerdem erzeugen sie eine starke UV-Streuuntergrundstrahlung, die bei längereiri Betrieb schädliche Auswirkungen auf das Sehvermögen des Bedieners hat und für die Fotoregistrierung ungünsit ist. Deshalb sind die bestehenden Anlagen für die Durchführung von quantitativen Serienmessungen, insbesondere bei der Anwendung von Strahlungsquellen elektromagnetischer Strahlung mit stark unterschiedlichen Wellenlängen und Strahlungsdichten, schlecht geeignet.The UV light sources to be used, which are far away from the surface of the receiving screen are low in efficiency, have large dimensions and require forced cooling. In addition, they generate strong UV scattered background radiation, which can be harmful during prolonged operation Affects the operator's eyesight and is unsuitable for photo registration. That's why are the existing systems for the implementation of quantitative series measurements, especially for the Use of radiation sources of electromagnetic radiation with widely different wavelengths and radiation densities, poorly suited.

Es ist ferner ein Gerät im wesentlichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekanntgeworden (vgl. US-PS 35 27 945), das nur für die Beobachtung von infraroter Strahlung vorgesehen ist und nicht ausdrücklich eine wärmeisolierende Schicht aufweist. Bei ihm ist die temperaturempfindlcihe Leuchtschicht durch eine Flüssigkristallschicht gebildet, deren Temperatur mit hoher Genauigkeit wegen ihres engen Arbeitstemperaturintervalls stabilisiert werden muß, wozu es auch notwendig ist, die Leuchtschicht vor Luftkonvektionsströmen zu schützen, weshalb das Gehäuse evakuiert wird. Da eines seiner beiden Fenster für die zu beobachtende Strahlung undurchlässig ist, kann es nicht in Interferenz- bzw. Holografie-Anordnungen verwendet werden, um gleichzeitig sowohl die Amplitudencharakteristik als auch die Phasencharakteristik von jo Strahlung für holografische Untersuchungen zu beobachten. Im übrigen befindet sich die Strahlungsquelle außerhalb des Gehäuses. Fetner ist der dort verwendete Halter ungeeignet für den Bau von Empfangsschirmen größerer Abmessungen mit guter Klarheit und Homo- j5 genität, was wichtig für die Beobachtung auch von kurzwelliger Strahlung und für die Durchführung von Mikrowellen (Höchstfrequenz)-Holografie ist. Schließlich können die Betriebsparameter des Geräts praktisch nicht verstellt werden.There is also a device essentially according to the preamble of claim 1 has become known (See. US-PS 35 27 945), which is only intended for the observation of infrared radiation and not expressly has a heat insulating layer. With him the temperature-sensitive luminous layer is through a Liquid crystal layer is formed, its temperature with high accuracy because of its narrow working temperature interval must be stabilized, for which it is also necessary to protect the luminous layer from air convection currents to protect, which is why the housing is evacuated. Because one of his two windows for the too observing radiation is opaque, it cannot be used in interference or holographic arrangements in order to simultaneously measure both the amplitude characteristic and the phase characteristic of jo Observe radiation for holographic examinations. The radiation source is also located outside the case. Fetner, the holder used there is unsuitable for the construction of reception screens larger dimensions with good clarity and homogeneity, which is important for the observation of short-wave radiation and for performing microwaves (maximum frequency) holography. In the end it is practically impossible to change the operating parameters of the device.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das in seinen Betriebsparametern wie Empfindlichkeit, Trägheit, Auflösungsvermögen und Dynamikbereich einfach einstellbar ist, ohne eine genaue Temperaturstabilisierung auskommt, den Bediener nicht durch Strahlung von der Strahlungsquelle zur Anregung der Leuchtschicht gefährdet, durch entsprechenden Aufbau des Halters den Bau von Leuchtschichten mit möglichst umfassender spektraler Empfindlichkeit ermöglicht und eine Beobachtung der Strahlung von zwei Seiten des Geräts aus erlaubt, wie es für die Holografie erwünscht ist.In contrast, it is the object of the invention to provide a device of the type mentioned, which is shown in its operating parameters such as sensitivity, inertia, resolving power and dynamic range is adjustable, does not require precise temperature stabilization, the operator is not affected by radiation the radiation source for stimulating the luminous layer endangered by the appropriate structure of the holder enables the construction of luminous layers with the greatest possible spectral sensitivity and a Observation of the radiation from two sides of the device is allowed, as is desirable for holography.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gekennzeichnet.The solution to this problem is characterized by the characterizing part of the claim.

Indem erfindungsgemäß die Leuchtschicht aus einer Leuchtstoffschicht besteht, erübrigt sich deren genaue Temperaturstabilisierung, wie sie für Flüssigkristallschichten unbedingt notwendig ist. Da ferner das Gehäuse nicht nur evakuierbar, sondern auch mit verschiedenen Gasen füllbar ist, und zwar unter e>o verschiedenem Druck, kann eine Änderung der Wärmeleitung von der Oberfläche des Empfangsschirms erzielt werden, um so die voneinander abhängigen grundlegenden Parameter des Geräts wie Empfindlichkeit, Trägheit, Auflösungsvermögen und hi Dynamikbereich innerhalb weiter Grenzen zu ändern. Durch die Unterbringung der als UV-Lichtquelle ausgebildeten Strahlungsquelle innerhalb des Gehäuses sind die Bedienet des Geräts, ohne weiieres vor UV-Strahlung geschützt. Der verwendete Halter ermöglicht den Bau von Empfangsscnirmen größerer Abmessungen mit guter Klarheit und Homogenität, so daß der Freauenzbereich zu beobachtender Strahlung besonders groß ist, nämlich sich vorzugsweise von 1 μπι bis 3 cm Wellenlänge erstreck·., zumal die als Metallschicht ausgebildete Strahlungsabsorbierende "Schicht keine selektive Absorption vornimmt. Durch Zusammenfassen von einigen Hallern mit Empfangsscheinen in einem einzigen Rahmen können die Empfangsschirmabmessungen noch mehr gesteigert werden, so daß auch Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 3 cm beobachtet werden kann, nämlich sogar einigen Metern.Since, according to the invention, the luminescent layer consists of a luminescent material layer, the exact same is unnecessary Temperature stabilization, as it is absolutely necessary for liquid crystal layers. Since further that Housing can not only be evacuated, but can also be filled with various gases, under e> o different pressure, a change in heat conduction from the surface of the receiving screen can be achieved so as to be different from each other dependent basic parameters of the device such as sensitivity, inertia, resolving power and hi To change dynamic range within wide limits. By housing the as a UV light source trained radiation source within the housing are the controls of the device, without white UV protected. The holder used enables the construction of larger reception screens Dimensions with good clarity and homogeneity, so that the range of radiation can be observed is particularly large, namely preferably from 1 μπι up to 3 cm wavelength, especially since the radiation-absorbing layer formed as a metal layer does not perform selective absorption. By combining some Hallers with receipts in a single frame, the receiving screen dimensions can be increased even more, so that too Radiation with a wavelength of more than 3 cm can be observed, namely even a few meters.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Geräts ist, daß es gut für holografische Untersuchungen geeignet ist, weil beide Fenster für die zu beobachtende Strahlung durchlässig sind, so daß sowohl die Amplituden- als auch die Phasencharakteristik der Strahlung gleichzeitig erfaßt werden kann, indem die zu untersuchende Strahlung gleichzeitig von beiden Seiten auf den Empfangsschirm gerichtet werden kann, was auch bei normalen Untersuchungen von Vorteil ist, da dann der Empfangsschirm besonders gut auf die Strahlung anspricht. Dabei ist die zu beobachtende Wirkung wegen der geringen Empfangsschirmdicke praktisch gleich, indem ein schneller Temperaturausgleich zwischen den einzelnen Schichten des Empfangsschirrns erfolgt. Normalerweise wird mit dem erfindungsgemäßen Gerät die Strahlung von zwei Seiten beobachtet, weil die als Metallschicht ausgebildete strahlungsabsorbierende Schicht bis zu 25% des sichtbaren Leuchtens der Leuchtschicht durchläßt.A particular advantage of the device according to the invention is that it is good for holographic examinations is suitable because both windows are transparent to the radiation to be observed, so that both the amplitude as well as the phase characteristics of the radiation can be detected simultaneously by the to investigating radiation can be directed simultaneously from both sides onto the receiving screen, what This is also an advantage for normal examinations, since the receiving screen is particularly good on the Radiation responds. The effect to be observed is because of the thinness of the receiving screen practically the same, as there is a quick temperature equalization between the individual layers of the receiving dish he follows. Normally, with the device according to the invention, the radiation is from two sides observed because the radiation-absorbing layer formed as a metal layer up to 25% of the Visible luminescence of the luminescent layer lets through.

Die Ausbildung der beiden Fenster als für die zu beobachtende Strahlung durchlässig ist für holografische Untersuchungen deswegen besonders zweckmäßig, weil bekanntlich zur Herstellung eines Hologramms zwei Strahlenbündel verwendet werden nämlich ein unmittelbar auf den abzubildenden Gegenstand zu richtendes Strahlenbündel, das dort gestreut oder reflektiert wird, und ein zweites oder Bezugsstrahlenbündel, das unter einem gewissen Winkel auf einen Schirm unmittelbar von einer Strahlungsquelle fällt und dort auf der Oberfläche des Schirms mit dem ersten Strahlenbündel interferiert. Wenn beim erfindungsgemäßen Gerät die beiden Strahlenbündel auf die beiden Seiten des Empfangsschirms gerichtet werden, sind z. B. keine zusätzlichen reflektierenden oder strahlteilenden Spiegel nötig und/oder es kann die Erfassung der Energie von der Strahlungsquelle verbessert werden, d. h. der Bezugsstrahl fällt unter einem Winkel auf den Bildschirm, wobei die Strahlungsquelle praktisch nicht das Beobachten oder Fotografieren der auf dem Empfangsschirm erhaltenen Lichtverteilung stört.The formation of the two windows as transparent for the radiation to be observed is for holographic Investigations are particularly useful because it is known to be used for the production of a hologram two bundles of rays are used, namely one directly towards the object to be imaged Directional beam, which is scattered or reflected there, and a second or reference beam, that falls at a certain angle onto a screen directly from a radiation source and there interferes with the first beam on the surface of the screen. When the invention Device the two bundles of rays are directed to both sides of the receiving screen, are z. B. no additional reflecting or beam-splitting mirrors are required and / or the detection of the Energy from the radiation source are enhanced, d. H. the reference ray falls on the at an angle The radiation source practically not observing or photographing the on the screen Receiving screen interferes with light distribution.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are given in the subclaims.

Insbesondere die Ausbildung des Gehäuses als Kassette ist sehr raumsparend, ebenso die Ausbildung der UV-Lichtquelle in Toroidform.In particular, the design of the housing as a cassette is very space-saving, as is the design the UV light source in toroidal shape.

Das Versehen der Kassette rr.it einem Vakuumhahn hat den Vorteil, daß auf diese Weise einfach der Druck des Füllgases innerhalb weiter Grenzen geändert werden kann, um so die grundlegenden Parameter des Geräts zu ändern.Providing the cassette rr.with a vacuum tap has the advantage that in this way the pressure of the filling gas can be changed within wide limits in order to maintain the basic parameters of the Device.

Wenn mindestens eines der Fenster unter dem Brewster-Winkel geneigt ist, können dadurch Störreflexionen vermindert werden, so daß die gegenüber dem bekannten Gerät (vgl. US-PS 35 27 945) angestrebteIf at least one of the windows is inclined at the Brewster angle, this can cause spurious reflections be reduced, so that compared to the known device (see. US-PS 35 27 945) sought

klarere und homogenere Anzeige gefördert wird.clearer and more homogeneous display is promoted.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. It shows

Fig. I die Gesamtansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Gerätes zur Beobachtung von Strahlung (im Längsschnitt),FIG. I shows the overall view of a first exemplary embodiment of the device for observing radiation (in longitudinal section),

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel des Gerätes zur Beobachtung von Strahlung (im Längsschnitt),Fig. 2 shows another embodiment of the device for observing radiation (in longitudinal section),

Fig. 3 eine dreischichtige Empfangsleuchtfolie des Empfangsschirmes, die an einem Halter befestigt ist,3 shows a three-layer receiving luminescent film of the receiving screen, which is attached to a holder,

F i g. 4 eine gasdichte Schutzkassette,F i g. 4 a gas-tight protective cassette,

Fig.5 eine schematische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Empfangsschirmes mit größeren Abmessungen, der durch einzelne Empfangsfolien gebildet ist, und5 shows a schematic overall view of the invention Receiving screen with larger dimensions, which is formed by individual receiving foils is and

F i g. 6 eine außenliegende erfindungsgemäße Schutzkassette, die beim Einsatz einer außenliegenden LJV-Anregungsquelle verwendet wird.F i g. 6 an external protective cassette according to the invention, which when using an external LJV excitation source is used.

Das Gerät zur Beobachtung von Strahlung enthält eine dreischichtige Empfangsfolie eines Empfangsschirmes 1 (F i g. 1,2), die an einem Halter 2 starr befestigt ist, wobei der Empfangsschirm t in einer eigenen Schutzkassette 3 untergebracht werden kann, und mindestens eine UV-Lichtquelle 4 zur UV-Anregung des Empfangsschirmes 1. Die UV-Lichtquelle und der Empfangsschirm sind bei der Ausführungsform nach F i g. 2 beide in einem einheitlichen Gehäuse 5 montiert, das Fenster 6 aufweist. Die Schutzkassette 3 (F i g. 2) ist auch mit Fenstern 6 versehen, die zum Strahlungsdurchtritt durchsichtig ausgeführt sind. Die UV-Lichtquelle 4 zur Anregung des Empfangsschirmes 1 kann an einem Reflektor 7 angeordnet und mit einem Filter 8 versehen werden. Die Schutzkassette 3 ist mit einem Heizelement 9 und einem Temperaturregler 10 versehen, der die vorgegebene Temperatur der Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 aufrechterhält. Die Schutzkassette kann gasdicht ausgeführt werden und einen Vakuumhahn 11 zur Regelung der Bedingungen des Wärmeaustausches durch Evakuieren der Schutzkassette oder durch deren Füllen mit Gasen besitzen, deren Moleküle verschiedene Beweglichkeiten aufweisen. Die Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 (Fig.3) ist durch die aufeinanderfolgende Anordnung einer wärmeisolierenden Basisschicht 12, einer absorbierenden Metallschicht 13 und einer Schicht 14 eines temperaturempfindlichen Leuchtstoffs gebildet. Als die wärmeisolierende Basisschicht 12 der Empfangsfolie werden z. B. dünne synthetische Filme, beispielsweise aus einem für sich bekannten Kunstharz (Polyethylenterephthalat) mit einer Dicke von 1 bis 100 μιη angewandt, die eine geringe Wärmekapazität und eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Die Produktion von solchen Filmen ist billig, und sie werden industriell hergestellt. Als die Strahlung absorbierende Schicht 13 dient eine dünne Metallschicht, beispielsweise eine Schicht aus Aluminium oder Wismut mit einer Dicke von 5-200Ä, die auf die wärmeisolierende Basisschicht 12 durch Zerstäubung in Vakuum aufgetragen wird. Der Koeffizient der Absorption einer solchen Schicht, die dünner als die Dicke der Skin-Schicht und die freie Weglänge der Elektronen ist, ist von der Wellenlänge der zu beobachtenden Strahlung in einem Bereich von einigen 10"⁶m bis zu einigen 10-' m praktisch unabhängig und kann 50% der einfallenden Strahlungsleistung bei einer vernachlässigbar kleinen Wärmekapazität erreichen. Die Änderung der Dicke dieser Schicht gestattet es, die Absorption der einfallenden Energie von einigen Prozentbruchteilen bis zu 50% allmählich und dementsprechend dem Dynamikbereich der zu beobachtenden Leistungen der elektromagnetischen Strahlung zu ändern. Als temperaturempfindliche Leuchtstoffe kann man Leuchtstoffe verwenden, die sprunghaft ihre Leuchthelligkeit bei Erhitzung bis zu einer Temperatur von einigen Gradbruchteilen bis zu 200⁰C ändern, zum Beispiel (ZnCd)S : Ag.The device for observing radiation contains a three-layer receiving film of a receiving screen 1 (Fig. 1, 2), which is rigidly attached to a holder 2, the receiving screen t can be housed in its own protective cassette 3, and at least one UV Light source 4 for UV excitation of the receiving screen 1. The UV light source and the receiving screen are in the embodiment according to FIG. 2 both mounted in a unitary housing 5 which has a window 6. The protective cassette 3 (FIG. 2) is also provided with windows 6 which are transparent for the passage of radiation. The UV light source 4 for exciting the receiving screen 1 can be arranged on a reflector 7 and provided with a filter 8. The protective cassette 3 is provided with a heating element 9 and a temperature regulator 10, which maintains the predetermined temperature of the receiving film of the receiving screen 1. The protective cassette can be made gas-tight and have a vacuum valve 11 for regulating the conditions of the heat exchange by evacuating the protective cassette or by filling it with gases, the molecules of which have different mobility. The receiving film of the receiving screen 1 (FIG. 3) is formed by the successive arrangement of a heat-insulating base layer 12, an absorbing metal layer 13 and a layer 14 of a temperature-sensitive phosphor. As the heat-insulating base layer 12 of the receiving sheet, for. B. thin synthetic films, for example from a known synthetic resin (polyethylene terephthalate) with a thickness of 1 to 100 μιη applied, which have a low heat capacity and sufficient strength. Such films are cheap to produce and are industrially manufactured. A thin metal layer, for example a layer of aluminum or bismuth with a thickness of 5-200 Å, which is applied to the heat-insulating base layer 12 by sputtering in a vacuum, serves as the radiation-absorbing layer 13. The coefficient of absorption of such a layer, which is thinner than the thickness of the skin layer and the free path of the electrons, is ^{practical from the wavelength of the radiation to be observed in a range from a few 10 "6} m to a few 10- 'm independent and can reach 50% of the incident radiant power with a negligibly small heat capacity. Changing the thickness of this layer allows the absorption of the incident energy to change gradually from a few fractions of a percentage up to 50% and, accordingly, to change the dynamic range of the observed power of the electromagnetic radiation . when temperature sensitive phosphors can be used phosphors which abruptly change their luminous brightness in heating up to a temperature of a few degrees fractions of up to 200 ⁰ C, for example, (ZnCd) S: Ag.

Die Änderung der Intensität der Leuchtstreifen dieser Leuchtstoffe erreicht 30% pro Grad, wodurch einThe change in the intensity of the light strips of this Phosphors achieved 30% per degree, creating a

lu unmittelbares visuelles Beobachten der Temperaturunterschiede bis zu 0,1 -0,2 Grad ermöglicht wird. Man kann außerdem in einigen Fällen Luminophore verwenden, die bei der Erwärmung ihre Leuchtfarbe ändern. Als ein Beispiel dafür dienen Zn S-AG, Sm, in denen sich die Leuchtfarbe von blau bis rot ändert, was gestattet, ein Farbbild der zu untersuchenden Felder zu erhalten.lu immediate visual observation of the temperature differences up to 0.1-0.2 degrees is possible. One can also use luminophores in some cases, which change their luminous color when heated. Zn S-AG, Sm, in which the luminous color changes from blue to red, which makes it possible to obtain a color image of the fields to be examined.

Die Temperaturempfindlichkeit erfordert jedoch gleichzeitig eine Stabilisierung der durchschnittlichen Temperatur des Empfangsschirmes und dessen Schutz vor Beeinflussung durch konvektive Luftströmungen. Das wird dadurch erreicht, daß der Empfangsschirm 1 in einer Schutzkasset'e 3 (F i g. 4) untergebracht wird. Die Schutzkassette 3 ist mit einem Heizelement 9 und einem Temperaturregler 10 versehen, der die durchschnittliche Temperatur der Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 auf einem vorgegebenen Wert hält, der etwas die Raumtemperatur übersteigt und beispielsweise 30 bis 5O⁰C beträgt; dadurch wird die Regelung der Temperaturempfindlichkeit und der Leuchthelligkeit des Leuchtstoffes ermöglicht, was für das Beobachten von Strahlung verschiedener Oberflächendichte erforderlich ist. Die Abdichtung der Schutzkassette 3 gestattet es, den Koeffizienten der Wärmeableitung von dem Empfangsschirm 1 durch Änderung des Druckes von einem Mindestwert, der einer Wärmeableitung durch die Strahlung nur bei Evakuierung der Schutzkassette entspricht und beispielsweise bis zu 10~²— 10~³ mm Hg beträgt, bis zu einem Höchstwert, der einer Wärmeableitung durch Inertgase entspricht und beispielsweise P= 10 at beträgt, zu ändern. Das erlaubt, ungefähr um eine Größenordnung die Zeitkonstante des Empfangsschirmes 1 sowie den Bereich der zu beobachtenden Leistungen der elektromagnetischen Strahlung zu ändern. Es sei auch auf die Möglichkeit hingewiesen, den Empfangsschirm 1 in einem gasdichten Gehäuse 5 (F i g. 2) unterzubringen.However, the temperature sensitivity simultaneously requires a stabilization of the average temperature of the receiving screen and its protection from the influence of convective air currents. This is achieved in that the receiving screen 1 is accommodated in a protective cassette 3 (FIG. 4). The protective cartridge 3 is provided with a heating element 9 and a temperature controller 10 that maintains the average temperature of the receiver film of the reception screen 1 at a predetermined value which is slightly higher than the room temperature and is for example 30 to 5O ⁰ C; this enables the temperature sensitivity and luminosity of the phosphor to be controlled, which is necessary for observing radiation of different surface densities. The sealing of the protective cassette 3 allows the coefficient of heat dissipation from the receiving screen 1 by changing the pressure from a minimum value which corresponds to a heat dissipation through radiation only when the protective cassette is evacuated and is, for example, up to 10 ~ ² - 10 ~ ³ mm Hg , up to a maximum value that corresponds to heat dissipation by inert gases and is, for example, P = 10 at. This allows the time constant of the receiving screen 1 and the range of the observed powers of the electromagnetic radiation to be changed approximately by an order of magnitude. Attention should also be drawn to the possibility of accommodating the receiving screen 1 in a gas-tight housing 5 (FIG. 2).

Zur Verminderung des Einflusses von Störreflexionen der zu beobachtenden Strahlungen von den Fenstern 6 der Schutzkassette 3, die das wahre Bild der Verteilung des Strahlungsfeldes auf dem Empfangsschirm 1 verzerren, werden die Fenster 6 der Schutzkassette 3 (oder des Gehäuses 5) zu der durch diese Fenster gehenden Strahlung geneigt angeordnet. Die besten Ergebnisse werden dabei erzielt, wenn alle Fenster 6 unter den Brewster-Winkeln, d. h. unter den Winkeln angeordnet werden, die dem Mindestwert des Rückstrahlungsvermögens der zu beobachtenden Strahlung entsprechen.To reduce the influence of interfering reflections of the radiation to be observed from the windows 6 the protective cassette 3, which shows the true picture of the distribution of the radiation field on the receiving screen 1 distort, the windows 6 of the protective cassette 3 (or of the housing 5) become that through these windows outgoing radiation inclined. The best results are achieved when all windows are 6 at Brewster's angles, d. H. be placed at angles corresponding to the minimum value of the reflectivity correspond to the radiation to be observed.

Zur Verminderung der Störreflexionen werdenTo reduce the interfering reflections

Mi außerdem die Wände des Gehäuses 5 von innen mit einer die zu beobachtende Strahlung absorbierenden Schicht überzogen.Mi also the walls of the housing 5 from the inside with coated with a layer absorbing the radiation to be observed.

Die langwellige Grenze der zu beobachtenden Strahlung wird offensichtlich durch die AbmessungenThe long-wave limit of the radiation to be observed is evident from the dimensions

(,5 des Empfangsschirmes 1 bestimmt, weil die Wellenlänge der zu beobachtenden Strahlung auf jeden Fall kleiner als die Größe des Empfangsschirmes 1 sein soll. Deshalb ist es wünschenswert, daß Empfangsschirme mit einer(, 5 of the receiving screen 1 is determined because the wavelength the radiation to be observed should in any case be smaller than the size of the receiving screen 1. That's why it is desirable that receiving screens with a

größeren Empfangsfläche verwendet werden, die besser für eine schnelle und vollständige Untersuchung der Verteilung der Felder sogar bei einer Wellenlänge der zu beobachtenden Strahlung, die bedeutend kleiner als die Größe des Empfangsschirmes I ist, geeignet sind. ■> Gleichmäßig gespannte Empfangsfolien der Empfangsschirme mit einem Durchmesser bis zu einigen Dezimetern kann man durch feste Einspannung der Folie des Empfangsschirmes I im Halter 2 erhalten, der durch zwei kegelförmige Ringe von annähernd gleichgroßem Durchmesser gebildet ist. Zu diesem Zweck wird die Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 auf den kegelförmigen Ring von geringerem Durchmesser gelegt, auf den dann der kegelförmige Ring von größerem Durchmesser aufgesetzt wird, wobei die Empfangsfolie über den ganzen Durchmesser des Ringes auseinandergefaltet wird. Die Konizität der Ringe beträgt einige Grade, beispielsweise 1 bis 3°. Eine solche Befestigung der Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 läßt sich technologisch einfach verwirklichen und ergibt eine gleichmäßige elastische Spannung der Empfangsfolie.larger receiving area can be used, the better for a quick and complete examination of the Distribution of the fields even at a wavelength of the observed radiation that is significantly smaller than the size of the receiving screen I is suitable. ■> Evenly stretched receiving foils of the receiving screens with a diameter of up to several Decimeters can be obtained by firmly clamping the film of the receiving screen I in the holder 2, the is formed by two conical rings of approximately the same diameter. To this end the receiving film of the receiving screen 1 on the conical ring of smaller diameter placed, on which the conical ring of larger diameter is then placed, with the Receiving foil is unfolded over the entire diameter of the ring. The conicity of the Rings is a few degrees, for example 1 to 3 degrees. Such a fastening of the receiving film of the receiving screen 1 can be implemented in a technologically simple manner and results in a uniform elastic tension of the receiving sheet.

Die Herstellung des Empfangsschirmes 1 mit größeren Abmessungen, beispielsweise mit einem Durchmesser von 1 m, wird aus einem Satz von kleineren Empfangsfolien vorgenommen, die in Einzelhaltern 2 eingespannt sind, die in einer gemeinsamen Fassung 15 befestigt sind (F i g. 5). Solche Empfangsfolien gestatten es, sogar Dezimeter-Radiowellen zu registrieren, wobei die Abmessung des Empfangsschirnies 1 praktisch nur durch die Leistung der anzuwendenden UV-Anregungsquellen 4 begrenzt sind.The production of the receiving screen 1 with larger dimensions, for example with a Diameter of 1 m, is made from a set of smaller receiving foils, which are in individual holders 2 are clamped, which are fastened in a common socket 15 (FIG. 5). Such receiving foils allow even decimeter radio waves to be registered, with the dimensions of the receiving screen 1 are practically only limited by the power of the UV excitation sources 4 to be used.

Als Anregungsquellen 4 zur Anregung der Leuchtstoffschicht können raumsparende Niederdruck-Quecksilberlampen dienen, deren Kolbenwände mit einem Leuchtstoff überzogen sind, der eine kurzwellige UV-Strahlung (beispielsweise λ = 254 nm) in eine langwelligere Strahlung (beispielsweiseSpace-saving low-pressure mercury lamps can be used as excitation sources 4 for exciting the phosphor layer serve, the bulb walls of which are coated with a phosphor, which is a short-wave UV radiation (for example λ = 254 nm) into longer-wave radiation (for example

λ = 360 —380 nm) verwandelt. Eine langwelligere UV-Strahlung stimmt besser mit den Spektren der Anregung von temperaturempfindlichen Leuchtstoffen überein und sichert eine höhere Wirksamkeit des Gerätes. Außerdem hat eine solche Strahlung eine weniger schädliche Wirkung auf das Sehvermögen des Bedieners. Diese Lampen sind in den Reflektoren 7 angebracht und mit Filtern 8 versehen, die das sichtbare Leuchten abtrennen und die UV-Strahlung durchlassen. Sie erfordern eine bedeutend geringere elektrische Leistung, keine Zwangskühlung und zünden schneller als die gewöhnlichen Mitteldruck-Quecksilberlampen (Fig. 1) und die Hochdruck-Quecksilberlampen; dadurch sind diese Lampen leicht zu handhaben, und sie vereinfachten außerdem die Konstruktion des Gerätes. Gleichzeitig weisen solche Lampen auch eine niedrigere Leistung der UV-Strahlung auf. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, diese Lampen nahe an der Oberfläche der Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 anzuordnen, was jedoch die erforderliche Gleichmäßigkeit der Anregung des Empfangsschirmes verschlechtert. Deshalb sind für die Herstellung eines gleichmäßigen Leuchtens des Empfangsschirmes 1 mehrere, beispielsweise drei oder vier solche Lampen, erforderlich. Das ermöglicht es, eine gleichmäßige Anregung bis zu 10% schon bei einer Entfernung der Lampe von etwa zweifachem Durchmesser des Lampenkolbens von der Oberfläche der Empfangsfolie des Empfangsschirmes 1 zu erhalten, was vollkommen ausreicht. Am besten erweist sich in dieser Hinsicht eine Toroidquelle 4 die in bezug auf den Empfangsschirm 1 (Fig. 2) konzentrisch angeordnet ist. λ = 360-380 nm). Longer-wave UV radiation agrees better with the spectra of the excitation of temperature-sensitive phosphors and ensures that the device is more effective. In addition, such radiation has a less harmful effect on the operator's eyesight. These lamps are mounted in the reflectors 7 and provided with filters 8 which separate the visible light and allow the UV radiation to pass through. They require a significantly lower electrical power, no forced cooling and ignite faster than the usual medium pressure mercury lamps (Fig. 1) and the high pressure mercury lamps; this makes these lamps easy to use and also simplifies the construction of the device. At the same time, such lamps also have a lower UV radiation output. For this reason, it is necessary to arrange these lamps close to the surface of the receiving film of the receiving screen 1, which, however, impairs the required uniformity of the excitation of the receiving screen. Therefore, several, for example three or four such lamps are required to produce a uniform illumination of the receiving screen 1. This makes it possible to obtain a uniform excitation of up to 10% even with a distance of the lamp of approximately twice the diameter of the lamp bulb from the surface of the receiving film of the receiving screen 1, which is completely sufficient. In this respect, a toroidal source 4 which is arranged concentrically with respect to the receiving screen 1 (FIG. 2) proves to be best.

Bei der Lösung von einigen Spezialaufgaben, beispielsweise in der Holografie, wo die Verwendung des Gerätes zur Beobachtung der Interferenzbilder einer Strahlungsfeldverteilung, beispielsweise im fernen Infrarotbereich, erforderlich ist, ist es zweckmäßig, gesondert eine Schutzkassette 3 und eine UV-Lichtquelle 4, beispielsweise eine Mitteldruck-Quecksilberlampe, zu gebrauchen. In diesem Fall kann auch eine nichtgasdichte Schutzkassette 3 (Fig.6) von Interesse sein. Die Fenster 6 einer solchen Schutzkassette sind aus einem dünnen synthetischen Film, beispielsweise PoIyäthylenlerephthalat mit einer Dicke von einigen μπι, ausgeführt, und sie werden nach demselben Prinzip wie die Folie des Empfangsschirmes 1 befestigt. Die kleinen Abmessungen der Schutzkassette 3 gestatten es, die Möglichkeiten der Interferenzschaltungen im fernen Infrarot- und im Ultrahochfrequenzbereich vollständiger auszunutzen.When solving some special tasks, for example in holography, where the use of the device for observing the interference images of a radiation field distribution, for example in the distance Infrared range, is required, it is expedient to separately use a protective cassette 3 and a UV light source 4, for example a medium pressure mercury lamp. In this case a non-gas-tight protective cassette 3 (Fig. 6) of interest be. The windows 6 of such a protective cassette are made of a thin synthetic film, for example polyethylene terephthalate with a thickness of a few μπι, executed, and they are based on the same principle as the film of the receiving screen 1 attached. The small dimensions of the protective cassette 3 allow the Possibilities of interference circuits in the far infrared and in the ultra high frequency range more complete to take advantage of.

Die Konstruktion des Gerätes ermöglicht eine schnelle Auswechslung des Empfangsschirmes 1 durch einen anderen. Das gibt die Möglichkeit, bei der Arbeit einen ganzen Satz von Empfangsschirmen zu verwenden, die verschiedene Charakteristiken aufweisen.The construction of the device enables the receiving screen 1 to be exchanged quickly another. This gives the ability to use a full set of reception screens at work, which have different characteristics.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Beobachtung von Strahlung hat folgende Arbeitsweise:The device according to the invention for observing radiation works as follows:

Beim Anschluß der UV-Lichtquellen 4(Fig.! und 2) an das Netz entsteht nach einigen Sekunden auf dem Empfangsschirm 1 ein gleichmäßiges sichtbares Leuchten, beispielsweise im Gelb-Rot-Gebiet, dessen Intensität für die visuelle Beobachtung und Aufnahme ausreicht. Dann wird die Einstellung des Gerätes vorgenommen, die den optimalen Bedingungen der Ausnutzung der Parameter des Gerätes (Zeitkonstante, Auflösungsvermögen, Dynamikbereich und Empfindlichkeit) entspricht. Die Einstellung des Gerätes wird durch die Änderung der Intensität der UV-Anregung, beispielsweise Änderung des Stromes der UV-Lampen, der Temperatur des Temperaturreglers 10 und der Bedingungen des Wärmeaustausches (durch Evakuieren der Schutzkassette 3 oder durch Füllen dieser Schutzkassette mit einem Inertgas) verwirklicht. Dann wird das Gerät im Feld der zu untersuchenden Strahlungen angeordnet, deren Einwirkung auf den Empfangsschirm 1 dessen lokale Aufheizung hervorruft. Das führt zu einer Änderung der Lumineszenzintensität, die der Oberflächendichte der zu beobachtenden elektromagnetischen Strahlung entspricht. Auf diese Weise entsteht auf dem Empfangsschirm 1 das Bild des Strahlungsfeldes, das visuell beobachtet oder fotografiert werden kann. Die Messung der Verteilung des zu untersuchenden Feldes der elektromagnetischen Strahlung wird bei der Verwendung einer Eichquelle dieser Strahlung mit einer bekannten, beispielsweise gleichmäßigen Verteilung der Strahlungsdichte verwirklicht. In diesem Fall wird die Lichtstärkemessung vorgenommen, und die Filme werden verglichen, die für die zu untersuchende Strahlungsquelle und für die Vergleichsquelle der Strahlung erhalten wurden. When connecting the UV light sources 4 (Fig.! And 2) After a few seconds on the network, a uniform, visible glow appears on the receiving screen 1, for example in the yellow-red area, its intensity for visual observation and recording sufficient. Then the setting of the device is made, which the optimal conditions of the Utilization of the parameters of the device (time constant, resolution, dynamic range and sensitivity) is equivalent to. The setting of the device is made by changing the intensity of the UV excitation, for example, change in the current of the UV lamps, the temperature of the temperature controller 10 and the Conditions of heat exchange (by evacuating the protective cassette 3 or by filling it Protective cassette realized with an inert gas). Then the device is in the field to be examined Arranged radiations whose action on the receiving screen 1 causes its local heating. This leads to a change in the luminescence intensity, that of the surface density of the objects to be observed corresponds to electromagnetic radiation. In this way, the image of the is created on the receiving screen 1 Radiation field that can be visually observed or photographed. Measuring the distribution of the too investigating field of electromagnetic radiation is used when using a calibration source of this Realized radiation with a known, for example uniform distribution of radiation density. In In this case the luminous intensity measurement is made and the films are compared which are suitable for the investigating radiation source and for the reference source of radiation were obtained.

Das erfindungsgemäße Gerät zur Beobachtung von Strahlung kann eine breite Anwendung beim Simulieren der elektromagnetischen Felder von größeren Reflexionssystemen, Zerstreuungssystemen und Übertragungssystemen im Ultrahochfrequenzbereich, bei der Einstellung und Justierung entsprechender Quellen in Ultrahochfrequenz- und Infrarotbereichen, zur Bestimmung der Struktur von Wcllentypen, der Bündeldiver-The radiation observation apparatus of the present invention can have wide application in simulation of the electromagnetic fields from larger reflection systems, dispersion systems and transmission systems in the ultra-high frequency range, when setting and adjusting the corresponding sources in Ultra-high frequency and infrared ranges, for determining the structure of toilet types, the bundle diversity

r., der Wellenlänge der Strahlung von Infrarotlasern Ultrahochfrequenzgeneratoren, zur Kontrolle des 'iebs von Moden und zum Registrieren von rferogramn-.en finden. Das erfindungsgemäße Gerät fnet vielseitige Möglichkeiten für eine wichtige und r., the wavelength of the radiation from infrared lasers, ultra-high frequency generators, to control the iebs of modes and to register rferograms. The device according to the invention opens up versatile possibilities for an important and

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verschiedenartige Anwendung der kohärenten Quellen der Infrarot- und Ultrahochfrequenz-Wellenlängenbereiche (zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, Holografie, Nachrichtentechnik, Ortung).various applications of the coherent sources of the infrared and ultra-high frequency wavelength ranges (non-destructive material testing, holography, communications technology, location).

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for observation, especially ultra-high frequency to infrared radiation, with a housing which is transparent to the radiation Has entrance window, one arranged in the housing and acted upon by the radiation Receiving screen, which is fastened in a holder and has a heat-insulating layer, a radiation-absorbing one Layer and a temperature-sensitive luminous layer comprises a radiation source to excite the luminous layer and a window arranged in the housing for observation the luminescent layer, characterized that the luminescent layer consists of a luminescent material layer (14) that the radiation source from an arranged within the housing th UV light source (4) is formed that the Radiation-absorbing layer consists of a metal layer (13) between the phosphor layer (14) and the heat insulating layer (12) is arranged, and that the holder (2) of the Receiving screen has a first ring with a conical opening and a second ring, which has a conical outer circumferential surface adapted to the conical opening and for uniform Bracing of the receiving screen between the two rings can be used in the first ring, and that the window (6) for observing the luminous layer is transparent to the radiation to be observed is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that to enlarge the observable Area several holders (2) with their reception screens (1) combined in a frame (15) are.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the UV light source (4) is toroidal Has.

4. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that devices (9, 10) are provided to keep the temperature of the receiving screen (l) constant.

5. Apparatus according to any de ^r preceding claims, characterized in that a the Empfangsschrim is formed (1) containing part of the housing (5) as evacuable cassette (3).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one the window (6) at an angle, preferably Brewster's angle, to the radiation to be observed is inclined.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the devices for keeping constant the temperature of the receiving screen a heating element (9) and a temperature controller (10) for the cassette (3).